科學(xué)探究式的“氯、溴、碘化學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律”課堂設(shè)計(jì)

◎柴瑞娟

一、引言

我國于2016年9月13日正式頒布了《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》，并以此引領(lǐng)新一輪的課程改革。如果說學(xué)科知識(shí)是學(xué)科核心素養(yǎng)形成的主要載體，那么課堂教學(xué)就是學(xué)科核心素養(yǎng)形成的重要依托［1］。筆者以上?？茖W(xué)技術(shù)出版社高中化學(xué)課本中“氯、溴、碘化學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律”為例，結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)、課程基本要求設(shè)計(jì)形成科學(xué)探究式的課堂設(shè)計(jì)。

氯、溴、碘化學(xué)性質(zhì)變化有無規(guī)律可循？針對(duì)這個(gè)問題，學(xué)生往往急于尋找實(shí)驗(yàn)證據(jù)，習(xí)慣于從宏觀視角即氯、溴、碘能與哪些物質(zhì)反應(yīng)來得出性質(zhì)變化規(guī)律，而忽略從微觀層面預(yù)測、解釋其變化本質(zhì)的過程。究其原因，一方面學(xué)生將宏微觀割裂開來看問題，缺乏從宏微觀相結(jié)合的視角分析問題的能力，不能將氯、溴、碘原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律相結(jié)合。另一方面，學(xué)生尚未形成基于已有知識(shí)進(jìn)行理論推測，再尋找證據(jù)證實(shí)或證偽的能力。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中提出如下要求：認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)研究需要實(shí)證與推理，注重宏觀與微觀的聯(lián)系；了解科學(xué)探究過程包括提出問題和假設(shè)、設(shè)計(jì)方案、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)、分析解釋或構(gòu)建模型、形成結(jié)論等步驟?！奥?、溴、碘化學(xué)性質(zhì)變化規(guī)律”的設(shè)計(jì)中應(yīng)注重科學(xué)探究中的理論探究與證據(jù)推理過程，并著力幫助學(xué)生構(gòu)建宏微觀雙重視角［2－3］。

二、課堂設(shè)計(jì)思路

筆者基于科學(xué)探究基本規(guī)程對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下：

1.理論分析、提出假設(shè) 在氯氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已對(duì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的理念有了初步認(rèn)識(shí)。但仍缺乏將其運(yùn)用到推測氯、溴、碘性質(zhì)變化規(guī)律的能力?？赏ㄟ^“科學(xué)探究的流程是什么？化學(xué)性質(zhì)與什么有關(guān)？”等問題引發(fā)思考。學(xué)生從“氯原子結(jié)構(gòu)決定氯氣化學(xué)性質(zhì)”入手，推知宏觀性質(zhì)與微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)。再要求學(xué)生寫出氟、氯原子結(jié)構(gòu)示意圖，教師給出溴、碘原子結(jié)構(gòu)示意圖，并提示學(xué)生從多角度求同、求異。從最外層電子數(shù)相同、電子層數(shù)不同推知性質(zhì)變化規(guī)律：相似又有不同。不僅能幫助學(xué)生培養(yǎng)從宏微結(jié)合視角看問題的素養(yǎng)、建立結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的思維框架，也為學(xué)生搭建體驗(yàn)科學(xué)探究過程中的理論分析、提出假設(shè)的平臺(tái)，提高分析和解決問題的能力。

2.實(shí)驗(yàn)證據(jù)證實(shí)或證偽 基于科學(xué)探究規(guī)程，教學(xué)流程自然過渡到基于宏觀實(shí)驗(yàn)證據(jù)證實(shí)推測或證偽階段。學(xué)生已對(duì)氯氣的性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)學(xué)習(xí)。因此，可基于已有認(rèn)知展開探究，即回顧氯氣化學(xué)性質(zhì)，運(yùn)用類比、演繹的方法推測溴、碘的化學(xué)性質(zhì)。設(shè)計(jì)如下：

①回顧氯氣與金屬鐵、銅的反應(yīng)，教師給出溴或碘可與金屬反應(yīng)的證據(jù)，學(xué)生得出氯、溴、碘化學(xué)性質(zhì)相似性；回顧氯氣與H2的反應(yīng)，教師給出氟、溴、碘與H2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生得出化學(xué)性質(zhì)的相似性，但反應(yīng)條件又有差異，得出遞變性與活潑性順序。該部分內(nèi)容可為其他實(shí)驗(yàn)證據(jù)的推測提供基礎(chǔ)。

②基于①中已得出的結(jié)論與氯氣的其他性質(zhì)（氯氣與水、NaOH溶液的反應(yīng)），推測溴、碘可能具有的性質(zhì)，接受性學(xué)習(xí)與自主性學(xué)習(xí)交融相長。

③歸納探究氯、溴、碘性質(zhì)變化規(guī)律的證據(jù)與比較物質(zhì)化學(xué)活潑性的方法。同時(shí)引發(fā)學(xué)生思考：還有哪些實(shí)驗(yàn)證據(jù)可驗(yàn)證此處得出的結(jié)論，突出歸納與拓展的思想。

④基于初中鐵、銅活潑性比較實(shí)驗(yàn)，學(xué)生設(shè)計(jì)并開展實(shí)驗(yàn)比較氯、溴、碘活潑性。利用實(shí)驗(yàn)探究等自主操作活動(dòng)，體驗(yàn)具體問題解決過程，有效發(fā)揮學(xué)生主體作用，促進(jìn)知識(shí)的理解和思想方法的體悟。

3.分析解釋、得出結(jié)論 《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生能根據(jù)微觀結(jié)構(gòu)預(yù)測物質(zhì)可能的性質(zhì)，也要求能依據(jù)微觀結(jié)構(gòu)解釋其原因。即不僅要求能從氯、溴、碘原子結(jié)構(gòu)預(yù)測性質(zhì)，也要求能依據(jù)微觀結(jié)構(gòu)解釋氯、溴、碘性質(zhì)變化的原因。即引導(dǎo)學(xué)生解釋：氯、溴、碘原子最外層電子數(shù)相同，因而化學(xué)性質(zhì)相似；電子層數(shù)不同，因而化學(xué)性質(zhì)又有差異，由于電子層數(shù)遞增、得電子能力減弱，因而活潑性遞減。最終，得出氯、溴、碘化學(xué)性質(zhì)既相似又遞變的結(jié)論。

三、結(jié)束語

將整堂課基于科學(xué)探究的規(guī)程進(jìn)行，提出假設(shè)并逐一列舉實(shí)驗(yàn)證據(jù)，再基于證據(jù)分析推理，解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，構(gòu)建探究問題的思維框架。在達(dá)到課堂目標(biāo)“理解探究氯、溴、碘性質(zhì)差異性和遞變性的實(shí)驗(yàn)方案、描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、比較三者活潑性”的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)宏觀性質(zhì)與微觀本質(zhì)間的關(guān)系，微觀中窺宏觀，宏觀中現(xiàn)微觀，提升從宏微觀相結(jié)合的視角看問題的能力。同時(shí)，也令學(xué)生學(xué)會(huì)收集證據(jù)，建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系。將科學(xué)研究的基本規(guī)程滲透在日常教學(xué)中，從立論、立證到結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究全過程，可為學(xué)生核心素養(yǎng)金字塔的構(gòu)建、關(guān)鍵能力的提升助力。